弓網(wǎng)電弧形態(tài)特性與等離子體參數(shù)試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著動(dòng)車組運(yùn)行速度的提升，弓網(wǎng)離線頻繁，弓網(wǎng)電弧頻發(fā)，對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)服役性能提出了更高的要求，弓網(wǎng)關(guān)系已成為高速鐵路安全運(yùn)行的三大核心關(guān)系之一，而弓網(wǎng)電弧也已成為弓網(wǎng)關(guān)系研究的關(guān)鍵科學(xué)問題。弓網(wǎng)電弧不僅加速了受電弓滑板和接觸網(wǎng)導(dǎo)線的電熱侵蝕，還會(huì)產(chǎn)生高次諧波，影響車載設(shè)備的安全穩(wěn)定工作。然而目前現(xiàn)場僅依靠電弧電氣參數(shù)的測試及操作者肉眼觀察等基本手段缺乏對(duì)弓網(wǎng)電弧特性的全面認(rèn)識(shí)，如何表征弓網(wǎng)電弧的燃弧強(qiáng)度，以及燃弧強(qiáng)度與等離子體參數(shù)（如電弧溫

2、度）有何關(guān)聯(lián)，這些特性參數(shù)在不同運(yùn)行條件下的如何變化等，都是尚不明朗、亟待解決的問題。因此，研究弓網(wǎng)電弧形態(tài)特性與等離子體參數(shù)，有助于全面了解對(duì)弓網(wǎng)系統(tǒng)電氣磨損機(jī)制的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而提高弓網(wǎng)系統(tǒng)的服役性能。
　　本文基于高速鐵路弓網(wǎng)電弧試驗(yàn)系統(tǒng)，一方面，利用高速CMOS攝像機(jī)和示波器同步采集弓網(wǎng)動(dòng)態(tài)燃弧圖像和電弧電壓電流波形，綜合分析了弓網(wǎng)系統(tǒng)振動(dòng)過程中受電弓滑板的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和工頻半周期下弓網(wǎng)電弧的動(dòng)態(tài)燃弧過程，并利用數(shù)字圖像處理技術(shù)提取

3、弓網(wǎng)電弧圖像的相關(guān)信息，進(jìn)而以電弧二值化圖像的面積和周長對(duì)電弧形態(tài)和燃弧強(qiáng)烈程度進(jìn)行表征，分析了電弧形態(tài)特性參數(shù)與電弧功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)電弧形態(tài)的動(dòng)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)了量化;另一方面，利用光譜儀采集了弓網(wǎng)電弧輻射光譜，找到其特征譜線，并基于電弧輻射理論利用斜率法計(jì)算得出了電弧等離子體溫度。
　　進(jìn)一步地，研究了弓網(wǎng)系統(tǒng)不同運(yùn)行條件下，電弧形態(tài)特性和等離子體溫度的變化，探究了弓網(wǎng)振動(dòng)間隙距離和電弧電流對(duì)于電弧面積、周長以及等離子體溫度的影響